СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к установкам по производству редких газов, разделению изотопов и изотопных соединений, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ измерения технологических параметров потоков в процессах разделения многокомпонентной смеси путем измерения давления, температуры, концентрации целевых компонентов в смеси, уровней жидкости, гидравлических сопротивлений, взвешивания массы многокомпонентной смеси и целевых компонентов в баллонах (патент РФ 2242267, кл. В 01 D 53/100, С 01 В 23/00).

Недостатком известного способа является невозможность быстрого и постоянного определения величины утечек газа в процессе работы установки, что может привести к значительным потерям ее дорогостоящих целевых компонентов.

Известны требования к проектированию производств продуктов разделения воздуха, предусматривающие установку автоматических сигнализаторов содержания кислорода в воздухе помещений разрядных и наполнительных коллекторов (рамп), фундаментов подвального типа, резинотканных и стальных газгольдеров, лаборатории с сигнализацией или автоматическим включением приточно-вытяжной вентиляции с пятикратным воздухообменом при снижении содержания кислорода менее 19% или его повышении выше 23% (см. ОСТ 290.004-02 Правила по проектированию производств продуктов разделения воздуха, Москва, 2002, стр.27-29 и 59-60).

Недостатками известного решения являются низкая чувствительность способа, т.к. для изменения содержания кислорода в воздухе на 2% (по сравнению со средним содержанием кислорода 21%) утечки приведут к недопустимой потере дорогостоящих газов, и значительные затраты тепловой энергии для нагревания воздуха приточной вентиляции в холодное время года.

Наиболее близким аналогом изобретения является манометрический метод контроля герметичности с применением рабочего избыточного давления в испытываемом изделии, описанный в ОСТ 26-04-2569-80 «Изделия криогенно-вакуумной техники, Масс-спектрометрический и манометрический методы контроля герметичности», утв. ВПО «Союзкриогенмаш» 03.07.1980, введен 04.08.1980 г. МхиНМ, ВПО «Союзкриогенмаш», М., 1980, стр.78-82. Согласно этому методу герметичность оборудования оценивается манометрическим методом по скорости изменения давления в испытуемой полости после прекращения подачи в нее газа. Недостатком этого метода является то, что он не может быть использован при работе оборудования, т.к. требует создания замкнутого пространства и прекращения подачи газа, что приводит к остановке оборудования.

Изобретение направлено на повышение удобства в эксплуатации, уменьшение потерь продукционных газов при работе газоразделительной установки, уменьшение затрат тепловой энергии.

Этот результат обеспечивается за счет того, что при осуществлении способа контроля герметичности газоразделительной установки, состоящей из оборудования для проведения и контроля технологических процессов, расположенного в производственном помещении и включающего приточно-вытяжную вентиляцию, одинаковые по назначению группы или единицы оборудования размещают в отдельных производственных помещениях, каждое из которых снабжают воздуховодами с регулируемым потоком воздуха приточной вентиляции и регулируемым потоком воздуха вытяжной вентиляции, расходы приточного и отводимого вытяжной вентиляцией воздуха уравнивают в каждом производственном помещении, после чего определяют расход воздуха приточной вентиляции в коллекторе и осуществляют запуск газоразделительной установки, затем измеряют концентрацию целевых компонентов в воздухе приточной и вытяжной вентиляции, оценивая по разнице концентраций и расходу воздуха величину утечки целевых компонентов из газоразделительной установки, причем забор проб воздуха для измерения концентрации целевых компонентов осуществляют из одного какого-либо воздуховода приточной вентиляции, на выходе из коллектора, из каждого производственного помещения и из каждого воздуховода вытяжной вентиляции. Весь поток воздуха приточной вентиляции нагревают за счет охлаждения потока воздуха вытяжной вентиляции.

Заявленный способ контроля герметичности газоразделительной установки может быть реализован, например, в устройстве, размещенном в производственных помещениях цеха, план которого схематично показан на чертеже, при разделении многокомпонентной смеси, содержащей два целевых компонента, одним из которых является криптон, а другим - ксенон.

Все оборудование устройства (установки), находящееся во время работы под избыточным давлением перерабатываемой смеси или ее целевых компонентов, делят на группы и размещают в отдельных производственных помещениях. Например, расходную рампу 1, состоящую из двух ветвей, размещают в производственном помещении 13, узел физико-химической очистки, состоящий из двух групп 2-1 и 2-2 переключающихся реакторов, адсорбентов и теплообменников, размещают в производственном помещении 14, блок низкотемпературной ректификации 3 и газификатор 4 - в помещении 15, побудители расхода (компрессоры) продукционного криптона 5, продукционного ксенона 6, сдувок 7 и вакуумный криосорбционный насос 8 - в помещении 16, устройство сбора сдувок (газгольдер) 9 - в помещении 17, наполнительную рампу 10 продукционного ксенона, состоящую из двух ветвей, - в помещении 18, наполнительную рампу 11 продукционного криптона, также состоящую из двух ветвей, - в помещении 19, рампу сдувок 12 - в помещении 21. В помещении 22 размещена лаборатория с газоанализатором 35, в помещении 23 - склад баллонов с исходной смесью и передвижные весы, а в помещении 24 - склад баллонов с продукционным ксеноном и продукционным криптоном. В каждое производственное помещение 13-23 входят воздуховоды 25-13-25-23 приточной и выходят воздуховоды 26-13-26-23 вытяжной вентиляций, которые соединены соответственно с коллектором 25 приточной и коллектором 26 вытяжной вентиляций. Каждый воздуховод приточной вентиляции в конце имеет регулирующий орган 34, например дроссельную заслонку, а каждый воздуховод вытяжной вентиляции в начале - регулирующий орган 39 (воздуховоды приточной и вытяжной вентиляций с регулирующими органами обозначены условно только в производственном помещении 15). Воздуховоды приточной вентиляции оканчиваются в верней части производственных помещений, а воздуховоды вытяжной вентиляции - в нижней части, над уровнем пола. Коллектор 25 приточной вентиляции воздуховодом 27 через теплообменник 28 и воздушный фильтр 29 соединен с вентилятором 30, который в свою очередь воздуховодом 31 сообщен с воздухозабором атмосферного воздуха. Воздуховод 32 через теплообменник 28 соединяет коллектор 26 вытяжной вентиляции с вентилятором 33 и далее с выходом в атмосферу. Коллектор 25 приточной вентиляции, каждый воздуховод 26-13-16-23 и коллектор 26 на выходе воздуха вытяжной вентиляции содержат соответственно штуцеры А25, А13-А23, А26 забора воздуха, соединенные анализными трубками Л13-Л23, Л25, Л26 с газоанализатором 35. Анализные трубки Л13-Л23 могут быть соединены также с устройством А13'-А23' забора воздуха из производственных помещений (штуцер и устройство забора воздуха и анализная трубка обозначены условно только в производственном помещении 15).

Каждое производственное помещение 13-23 имеет в стене закрывающийся крышкой 37 люк 36, сообщающий его, например, с коридором 20 или с другим производственным помещением и снабженный индикатором скорости 38. В качестве наиболее простого индикатора скорости могут быть использованы, например, прикрепленные с одного конца, узкие полоски тонкой металлизированной полиэтилентерафтолатной пленки (люк 36 с крышкой 37 и индикатором скорости 38 показан и обозначен условно только в производственном помещении 15, в остальных помещениях люк показан осевой линией).

Способ контроля герметичности газоразделительной установки осуществляют следующим образом.

В соответствии с санитарными нормами устанавливают расход воздуха приточной вентиляции в каждое производственное помещение, изменяя положение регулирующих органов 34, на воздуховодах 25-13-25-23 приточной вентиляции. Затем при герметично закрытых окнах и дверях последовательно в каждом производственном помещении уравнивают расход воздуха вытяжной вентиляции и расход воздуха приточной вентиляции. Во время уравнивания расходов открывают крышку 37 люка 36, добиваясь регулирующим органом 40 на соответствующем воздуховоде вытяжной вентиляции спокойного положения индикатора скорости 38. После выполнения уравнивания расходов в данном производственном помещении крышку 37 закрывают и переходят к следующему помещению и т. д. После уравнивания расходов по всем производственным помещениям определяют расход воздуха приточной вентиляции, например, по расходной характеристике вентилятора и измеренному напору и осуществляют запуск газоразделительной установки, предварительно испытанной на герметичность известными методами. При этом регулярно, например, через 20 мин осуществляют измерение газоанализатором с порогом чувствительности не менее 1×10^-7 об. доли концентрации криптона и ксенона в входящем и выходящем из цеха воздухе, оценивая по разнице концентраций и расходу воздуха величину утечки целевых компонентов. При неприемлемой величине утечки ксенона или криптона и по изменению их соотношения в выходящем воздухе определяют вероятные производственные помещения их нахождения. Проводя анализ воздуха из штуцеров А13-А23 воздуховодов вытяжной вентиляции и/или из устройств А13'-А23' забора воздуха производственных помещений, определяют конкретное негерметичное оборудование, находят и устраняют места этих утечек известными методами.

Следует отметить, что содержание криптона и ксенона в воздухе из условия достижимой в настоящее время чувствительности газоанализатора 1×10^-7 об. доли значительно ниже значений предельно допустимых концентраций (ПДК) санитарных норм. Например, ПДК ксенона согласно ГОСТ 12.1.005-76 составляет 300 мг/м³, а достоверно измеряемая концентрация - не более 1,2 мг/м³, т.е. в 250 раз меньше.

Выходящий из цеха теплый воздух вытяжной вентиляции в холодное время года нагревает холодный воздух приточной вентиляции, уменьшая затраты тепловой энергии на обогрев производственных помещений.

Внедрение изобретения позволило оперативно находить и устранять во время эксплуатации установки, включающей многочисленное и разнообразное оборудование, возникающие течи, дисциплинировать обслуживающий персонал. Потери целевых компонентов уменьшились на порядок.